UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINAS Y METALURGICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS
INFORME DE LABORATORIO DE FISICA II N° 05-2017-UNSAAC DILATACION VOLUMETRICA
ESPECIALIDAD:
Ingeniería de Minas
ASIGNATURA :
Fisica II
DOCENTE Suyo
:
Lic. Valerio Tunque
HORARIO
:
Lunes 11-13 pm
ALUMNO Samuel
:
Choqque Sullca Eber
CODIGO
:
151755
CUSCO - 2017
1.1. OBJETIVOS Estudiar experimentalmente el volumen de un líquido, debido al cambio de temperatura. Determinar el coeficiente de dilatación del agua.
1.2. MARCO TEORICO DILATACIÓN TÉRMICA DE UN SÓLIDO El volumen que ocupa un material depende de la temperatura a la que se encuentre. Esto es así porque la temperatura le proporciona a los átomos una energía térmica que los hace vibrar en torno a las posiciones de equilibrio que ocupan en la red del sólido. Si la presión es constante, mientras mayor sea la amplitud de vibración más lejos se sitúan las posiciones de equilibrio de unos átomos con respecto de otros para permitir dichos movimientos, produciéndose un aumento de volumen del material.
Dilatación Lineal: Es el incremento de longitud que presenta una varilla de determinada sustancia, al momento de aumentar su temperatura interna se logra observar un alargamiento con respecto de su longitud inicial gracias al delta de temperatura que es sometida la varilla.
∆L=αLₒ∆T Dilatación Superficial: Es el mismo concepto que el de dilatación lineal salvo que se aplica a cuerpos a los que es aceptable y preferible considerarla como regiones planas; por ejemplo, una plancha metálica. Al serle transmitida cierta cantidad de calor la superficie del objeto sufrirá un incremento de área: ΔA.
∆A=βAₒ∆T
Dilatación Volumétrica: La dilatación térmica de un líquido o un gas se observa como un cambio de volumen ΔV en una cantidad de sustancia de volumen Vₒ, relacionado con un cambio de temperatura Δt. En este caso, la variación de volumen ΔV es directamente proporcional al volumen inicial Vₒ y al cambio de temperatura Δt, para la mayor parte de las sustancias y dentro de los límites de variación normalmente accesibles de la temperatura.
∆V=γVₒ∆T
Donde:
∆L, ∆A, ∆V: variación de longitud, variación de superficie, variación de volumen ∆T: variación de temperatura α: coeficiente de dilatación lineal β: coeficiente de dilatación superficial γ: coeficiente de dilatación volumétrica Lₒ, Aₒ, Vₒ: longitud inicial, área inicial, y volumen inicial.
CANTIDAD
EQUIPOS Y METERIALES
1
DILATOMETRO
1
PROBETA GRADUADA
1
COCINA ELECTRICA
1
TERMOMETRO
1
VERNIER
1
VASO PIREX
1
PIPETA
2
PINZAS DE SUJECION
1
SOPORTE UNIVERSAL
MATERIALES PARA LA PRÁCTICA
1.4. MONTAJE EXPERIMENTAL
1.3.
1.5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 1. Mida el diámetro interior del tubo graduado del dilatómetro Φ=0.5cm 2. Llene de agua el dilatómetro hasta el nivel de la primera raya inferior de la escala del tubo graduado teniendo en cuenta que en su interior no debe de existir burbujas de aire y mida el volumen inicial Vₒ vaciando en la probeta graduada. 3. Mida la temperatura inicial Tₒ del agua. 4. Llene nuevamente el dilatómetro con el agua de la probeta. 5. Instale el equipo tal como se muestra en la figura. 6. Introduzca el dilatómetro hasta el gollete en el vaso pirex que contiene agua. 7. Caliente el agua del vaso agitándolo constantemente para uniformizar la temperatura de toda la masa de la misma y registrar el valor de la temperatura para cada centímetro de ascensión del agua en el tubo capilar graduado del dilatómetro hasta alcanzar los 10cm, anotando los valores obtenidos en la tabla 1.
1.6. TOMA DE DATOS EXPERIMENTALES
Tₒ=17.8°C T°=17°C
Vₒ=98ml
hₒ=cm
dₒ=0.5cm
TABLA DE DATOS N°1 N° de datos h (cm) T (°C)
1
2
3
4
5
6
7
1 38..4
2 43.3
3 47.6
4 55..1
5 64..6
6 73..8
7 83.8
1.7. OBSEVACIONES EXPERIMENTALES 1. ¿En el experimento se observa el comportamiento anómalo del agua? Explique. Los líquidos se caracterizan por dilatarse al aumentar la temperatura y se contraen cuando baja, se define como una temperatura y una presión de vapor. 2. Observe si variara, la masa y el volumen del dilatómetro cuando la temperatura aumente. Se logró registrar las variaciones de la densidad del agua frente a los cambios de temperatura se llegó a la conclusión de que el agua a diferencia de otros líquidos conforme aumente la temperatura primero se aumenta su densidad y disminuye su volumen. 3. Al inicio del experimento se observa la disminución de la altura del agua. Explique. Si se llegaría a su punto de ebullición empezaría a dilatarse, entonces de esta manera comenzaría a disminuir se densi9dad y su altura.
ANALISIS DE DATOS EXPERIMENTALES 1. Elabore una tabla de datos experimentales adecuado para el experimento. NO 1 2 3 4 5
h (cm )
T (0C)
1
38.4
98
0.196
0.196
17.8
2
43.3
98
0.196
0.392
17.8
3
47.6
98
0.196
0.588
17.8
4
55.1
98
0.196
0.784
17.8
5
64.6
98
0.196
0.980
17.8
V0 (cm3)
AREA cm2
∆V = h*A(cm3)
T0 (0C)
∆T=Tf-T0 (0C) (38.417.8)=20.6 (43.317.8)=25.5 (47.617.8)=29.8 (55.117.8)=37.3 (64.617.8)=46.8
6 7
6
73.4
98
0.196
1.176
17.8
7
83.8
98
0.196
1.372
17.8
(73.417.8)=55.6 (83.817.8)=66.0
Donde el área= πd2/4 donde d= 0.5 cm 2. Con los datos de la tabla determine V NO 1 2 3 4 5 6 7
∆V = h*A(cm3)
V0 (cm3) 98
0.196
98
0.392
98
0.588
98
0.784
98
0.980
98
1.176
98
1.372
V= V0+∆V (cm3) (98+0.196)=98. 196 (98+0.392)=98. 392 (98+0.588)=98. 588 (98+0.784)=98. 784 (98+0.980)=98. 980 (98+1.176)=99. 176 (98+1.372)=99. 372
3. Graficar V=f(T), que tipo de curva representa la gráfica y cuál es su ecuación.
V=f(T) 1.6 1.4 1.2 1
VOLUMEN (cm3) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10
20
30
40
50
60
70
TEMPERATURA (0C)
Se asemeja a una línea recta cuya ecuación seria: Y= mX+B ∆V = γ V0 ∆T 4. Calcule los parámetros de la curva por el método de mínimos cuadrados.
V
T
V²
T²
(V)*(T )
0.196
20.6
0.038
424.36
4.038
0.392
25.5
0.154
650.25
9.996
0.588
29.8
0.346
888.04
17.522
0.784
37.3
0.615
1391.29
29.243
0.980 1.176
46.8 55.6
0.960
2190.24
45.864
1.372 ∑=5.488
66.0 ∑=281.6
1.383 1.882
3091.36 4356
65.386 90.552
∑=4.763
∑=12991. 54 (∑log(T))²=79298.56
(∑log(V))²=30. 118
∑=262.601
Y=0.35X 5. Calcule el coeficiente de dilatación cubica, por el método estadístico. Sea:
∆V = γ V0 ∆T donde: γ=∆V/ V0 ∆T
γ₁=0.196/98*20.6=0.000 097
γ₁=0.392/98*25.5=0.000 157
γ₁=0.588/98*29.8=0.000 201
γ₁=0.784/98*37.3=0.000 214
γ₁=0.980/98*46.8=0.000 214
γ₁=1.176/98*55.6=0.000 216
γ₁=1.372/98*66.0=0.000 212
6. Halle el promedio de la dilatación cubica y expréselo en notación científica. ∑γ/n=0.001311/7=0.000187
7. Calcule el error absoluto y porcentual para la dilatación cubica y el error cometido respecto al valor dado en textos. E = ¥/√n
¥= √ (∑ ز/n-1)
Ø = (γi- γ̅)
(Ø₁)² = (0.000097-0.000187)² = 0.000000008 (Ø₂)² = (0.000157-0.000187)² = 9*10⁻¹⁰ (Ø₃)² = (0.000201-0.000187)² = 1.96*10⁻¹⁰ (Ø₄)² = (0.000214-0.000187)² = 7.29*10⁻¹⁰ (Ø₅)² = (0.000214-0.000187)² = 7.29*10⁻¹⁰ (Ø₆)² = (0.000216-0.000187)² = 8.41*10⁻¹⁰
(Ø₇)²= (0.000212-0.000187)²=6.25*10⁻¹⁰
∑=120.2*10⁻¹⁰ ¥=√ (120.2*10⁻¹⁰/6)=0.000045 E = 0.000045/√7=0.000017 Eporcentual=(0.000017/0.000187)*100%=9.09 % 8. Físicamente que representa cada parámetro. A=γ*V0
γ: coeficiente de dilatación volumétrica del líquido V0: volumen inicial del liquido
CONCLUSIONES La mayoría de las sustancias se dilatan al aumentar la temperatura y se contraen cuando disminuye la temperatura. El agua, el líquido más común, no se comporta como los otros líquidos. La mayoría de los objetos, al ser calentados disminuyen su densidad y viceversa. Los cuerpos se dilatan por el aumento de la agitación molecular.
RECOMENDACIONES En este laboratorio no he visto que falten materiales para la práctica como en los anteriores laboratorios. Y estuvo bien explicado por el docente
